Трехфазная полюсопереключаемая обмотка с отношением чисел пар полюсов 2 @ : 3 @ : 4 @ Советский патент 1991 года по МПК H02K17/14 

(Л

С

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение в многоскоростных асинхронных двигателях для систем электропривода. Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение использования обмоточной меди путем уменьшения числа выводов, переключающих контактов и обеспечения отношения числе витков в фазах 1/2/2 при числе пар полюсов соответственно 2q, 3q и 4q. Полюсопереключаемая обмотка двухслойная, содержит 72 Kq равномерно распределенных по пазам разновиткорых катушек одинакового шага, которые соединены в схему три трехфазные звезды. Переключение частот вращения осуществляется с помощью 15 выводов. Дано распределение катушек по фазам звезд обмотки б ил.

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение в многоскоростных асинхронных двигателях для систем электропривода.

Целью изобретения является упрощение конструкции и улучшение использования обмоточной меди путем уменьшения числа выводов, переключающих контактов и обеспечения отношения чисел витков в фазах 1 /2/2 при числе пар полюсов соответственно 2q, 3q и 4q.

На фиг. 1 и 2 показана развернутая схема обмотки: на фиг. 3, 4, 5 и 6 - формы кривой магнитодвижущей силы обмотки.

Трехфазная полюсопереключаемая обмотка с выводами AL A2, Аз, CL Са, Сз, Bi, 82, Вз, D, Е, F, G, Н, J выполнена при

и (т.е. при pi/p2/p3 2/3/4), состоит из 72 катушек с номерами от 1 до 72. В первую полуветвь первой ветви первой звезды (D-Ai) последовательно-согласно включены катушки с порядковыми номерами 24, 25, 56, 57 и во вторую полуветвь этой ветви звезды () аналогично включены катушки с порядковыми номерами 3, 4, 5, 6. В первую полуветвь второй ветви первой звезды (Е-Аа) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 58, 59, 60, 61 и во вторую полуветвь этой ветви звезды () - катушки с порядковыми номерами 7. 38, 39, 40. В первую полуветвь третьей ветви первой звезды (Р-Аз) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 20, 21, 22, 23 и во вторую полуветвь этой звезды

О VI

VJ

со

О

ГО

(Аз-Gi)- катушки с порядковыми номерами 2.41,42,43.

В первую полуветвь первой ветви второй звезды {D-Cf) последовательно-согласно включены катушки с порядковыми номерами 48, 49,8, 9 и во вторую полуветвь этой ветви звезды (d-H) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 27, 28,29, 30. В первую полуветвь второй ветви второй звезды (Е-С2) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 10, 11, 12, 13 и во вторую полуветвь этой ветви звезды (С2-Н) - катушки с порядковыми номерами 31, 62, 63, 64. В первую полуветвь третьей ветви второй звезды (F-Сз) знало- гично включены катушки с порядковыми номерами 44, 45, 46, 47 и во вторую полуветвь этой ветви звезды ()- катушки с порядковыми номерами 26, 65, 66, 67.

В первую полуветвь первой ветви третьей звезды (D-Bi) последовательно - согласно включены катушки с порядковыми номерами 72,1,32,33 и во вторую полуветвь этой ветви звезды (ВН) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 51, 52,53,54. В первую полуветвь второй ветви третьей звезды (Е-В2) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 34, 35, 36, 37 и во вторую полуветвь этой ветви звезды (Ba-l) - катушки с порядковыми но- мерами 55, 14, 15, 16. В первую полуветвь третьей ветви третьей звезды (F-Вз) аналогично включены катушки с порядковыми номерами 68, 69, 70, 71 и во вторую полуветвь этой ветви звезды (Вз-l) - катушки с поряд- ковыми номерами 50, 17, 18, 19.

В узел с отводом D объединены фазные ветви первой, второй и третьей звезд с выводами от 24-й, 48-й и 72-й катушек, аналогично объединены в узел Е ветви с выводами от 58-й, 10-й и 34-й катушек и в узел F - ветви с выводами от катушек 20-й, 44-й и 68-й. Нулевые точки образованы у первой звезды (вывод G) ветвями с выводами от 6-й, 40-й и 43-й катушек, у второй звезды (вывод Н) - выводами от катушек 30-й, 64-й и 67-й, у третьей звезды (вывод I) - выводами от катушек 54-й, 16-й и 19-й.

Точки соединения полуветвей в ветвях образованы у первой звезды выводами от 57-й и 3-й катушек (вывод AI), выводами от 61-й и 7-й катушек (вывод Аз) и выводами от 23-й и 2-й катушек (вывод Аз). У второй звезды точки соединения полу ветвей в ветвях образованы выводами от 9-й и 27-й катушек (вывод Ci), выводами от 13-й и 31-й катушек (вывод С2) и выводами от 47-й и 26-й катушек (вывод Сз). У третьей звезды точки.соедине- ния полуветвей в ветвях образованы выводами от 33-й и 51-й катушек (вывод Bi),

выводами от 37-й и 55-й катушек (вывод 82) и выводами от 71-й и 50-й катушек (вывод Вз).

При подключении трехфазного питания к зажимам D, Е и F (при этом все остальные выводы остаются разомкнутыми между собой) в воздушном зазоре возникает шести- полюсная магнитная волна. При питании зажимов G, Н и I (при этом все остальные выводы остаются разомкнутыми между собой) от трехфазного источника в воздушном зазоре возникает восьмиполюсная вращающаяся волна магнитного поля.

Для образования обмоткой четырехпо- люсной вращающейся магнитной волны трехфазное питание подается к соединенным вместе выводам Ai, A2, Аз от первой звезды, выводам Ci, C2, Сзот второй звезды и выводам Bi, B2, Вз от третьей звезды, образующим для этой полюсности зажимы соответственно А, С и В, а зажимы G, H и соединяются накоротко, чем обеспечивается схема соединения обмотки в шесть параллельных звезд. Картины намагничивающих сил, создаваемые при этом полюсопе- реключаемой обмоткой, показаны на фиг. 3-6. В случае кривые намагничивающих сил могут быть получены расположением (повторением) вдоль оси абсцисс q таких же картин намагничивающих сил.

В рассмотренной полюсопереключаемой обмотке при питании со стороны выводов D, Е и F системы ЭДС ветвей (создаваемые вращающейся синусоидальной шестиполюсной волной индукции поля) у всех звезд являются идентичными, причем ЭДС вторых и третьих ветвей одинаковы по амплитуде и превышают ЭДС первых ветвей на 5,96%, а сдвиги по фазе ЭДС первых ветвей относительно ЭДС вторых ветвей, ЭДС вторых ветвей относительно ЭДС третьих ветвей и ЭДС третьих ветвей относительно ЭДС первых ветвей равны соответственно 118,21°, 123,68° и 118,11°, что однако не приводит к существенному ухудшению свойств обмотки, так как значения параметров несимметрии систем ЭДС находятся в допустимых пределах.

При питании обмотки со стороны выводов G, Н и I ЭДС (создаваемые вращающейся синусоидальной восьмиполюсной волной индукции поля) соответственно в первых, вторых и третьих ветвях звезд образуют совершенно симметричные системы, повернутые друг относительно друга на 5,12°. причем амплитуды ЭДС вторых и третьих ветвей звезд одинаковы и меньше амплитуды ЭДС первых ветвей звезд на 1.17%, что также не приводит к существенному ухудшению свойств обмотки из-за незначительного расхождения систем ЭДС.

При питании обмотки со стороны выводов А, В и С ЭДС (создаваемые вращающейся синусоидальной четырехполюсной волной индукции поля) образуют в каждой из шести звезд совершенно симметричные системы, повернутые друг относительно друга приблизительно на 5°, причем системы ЭДС у двух из шести звезд совпадают по фазе, а амплитуды ЭДС у трех из шести звезд одинаковы и превышают амплитуды ЭДС трех других звезд на 4,8%.

Указанное расхождение систем ЭДС также находится в допустимых пределах и не приводит к значительному ухудшению свойств обмотки. У обмоток, выполненных при других значения К. расхождение ЭД векторов для каждой из полюсностей будет таким же, что и в данной обмотке.

Оптимальные значения шага у, при котором обмоточные коэффициенты со стороны трех полюсностей рассмотренной в примере обмотки будут наибольшими, а также значения усредненных обмоточных коэффициентов приведены в таблице (где Коб2, Кобз, Коб4 - усредненные обмоточные коэффициенты обмотки соответственно при числе пар полюсов 2, 3 и 4).

Полюсопереключаемая обмотка по сравнению с прототипом имеет меньшее число выводов и переключающих контактов, что способствует упрощению конструкции двигателя с такой обмоткой, повышению его эксплуатационной надежности. Кроме того, при питании обмотки со стороны двух пар полюсов по сравнению с другими полюсно- стями число витков в фазе уменьшается, а число параллельных ветвей увеличивается в два раза (в прототипе эти числа остаются неизменными), благодаря чему предлагаемая обмотка позволяет существенно повысить использование активных материалов электрической машины.

Формула изобретения Трехфазная полюсопереключаемзя обмотка с отношением чисел пар полюсов

2q:3q:4q, двухслойная, состоящая из равномерно распределенных по пазам равновит- ковых катушек одинакового шага, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения использования

обмоточной меди путем уменьшения числа выводов, переключающих контактов и обеспечения отношения чисел витков в фазах 1 /2/2 при числе пар полюсов соответственно, 2q, 3q и 4q, обмотка содержит 72Kq катушек, сгруппированных в три трехфазные звезды с ветвями, состоящими из двух последовательно-согласно соединенных между собой полуветвей, одноименные фазные ветви звезд обмотки подключены к отдельным выводам, образующим одну систему, соответствующую 3q парам полюсов, нулевые точки подключены к выводам, образующим другую систему, соответствующую 4q парам полюсов, а точки соединения полуветвей при их объединении в общую точку в ветвях соответственно первый, второй и третьей звезд образуют первый, третий и второй выводы третьей системы, соответствующей 2q парам полюсов, причем катушки

с порядковыми номерами N Ы К(23+24А), (55+24A) включены последовательно согласно в первую полуветвь первой ветви звезд, во вторую полуветвь первой ветви аналогично включены катушки с порядковыми номерами (1 M2A), в первую полуветвь второй ветви аналогично включены катушки с порядковыми номерами (19+8A), во вторую полуветвь второй ветви - катушки с порядковыми номерами (37+24A), i 6К(1+4А), в первую полуветвь третьей ветви - катушки с порядковыми номерами N (19+24А) и во вторую полуветвь третьей ветви - катушки с порядковыми номерами хН2+8К(5+ЗА),

(1+24KA), где q 1, 2, 3 (любое

целое число); , 2, 3, ... (любое целое число); A S- 3r-3qt; , 1, 2 соответственно для ветвей первой, второй и третьей звезд;

t OnpnN Ј 72 Kq ,если при

Kq; h принимает все значения в диапазоне от 1 до 4 X, 2 в диапазоне от 1 до ЗК, з - в диапазоне от 1 до 2 К, U - в диапазоне от 1 до К, а г- в диапазоне от 0 до q-1.

tf 41 «« 52 5$Л 55 56 «7 Л Я 60 С/ «Ј«$ (( ТОТ 72

Фы2.4

Фи.2

t U I 1 | it a H is it i /i 3 titei zt t} 2i zf ac t7 tt tt sd i igteMayb

С в

i |Mlt i kUfU |i M4f|4/l4tU k|a;l | №ljElH b|« Wl zbp|«|6f И

Фиг.З

Фыг.4

Ml ml 4l 5lc IT I h l al/il z|d/4|/5l/ l/7|/gi/y|aoUikddz 5lg |g ii3g i|3abl- 4t sht|

Я И

UtkU«b1 isl«k«K9la Гя fa ИяЫхЬЫя) |f/ ez es S4 6slet er 6i n rtb/ 1д|

Фш. 5